168156. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fém, mint alumínium előállítására

3 168156 4 anódfelületeken képződő klór pedig az elektródok közti térből felfelé — vagyis az ülepedő alumíniummal ellenáramban - tudjon távozni. A találmány tárgya közelebbről meghatározva tehát eljárás és berendezés fémek, főként alumí- 5 nium- vagy magnézium elektrolitikus előállítására, egy anódot, legalább egy közbenső bipoláris elektródot és egy katódot tartalmazó elektrolizáló cellában, valamely az alkalmazott fém bomlási potenciáljánál nagyobb bomlási potenciálú olvadék 10 oldószerben oldott fémkloridot tartalmazó fürdő elektrolizálásával, amikor is az anódfelületeken klór, a katódfelületeken pedig fém termelődik és kívánt esetben a keletkezett kilépő gáz halmazállapotú anyagokat, mint halogenid gázokat, alu- 15 míniumkloridot, alkálifém halogenid — és/vagy alkáli földfém halogenid gázokat kinyerjük. A találmány szerinti eljárás lényege, hogy az egymás felett térközzel elhelyezett, az anód, legalább egy bipoláris közbenső elektród, és a katód által 20 határolt térben fürdő áramoltatás létesítésével az egyes elektródok közötti terekből a katódon a fémanyag jelentős felhalmozódásának megakadályozása mellett a fémet kimossuk. A fürdőáramlást célszerűen szelektíven az elekt- 25 ródok közti térbe, azon keresztül és abból kifelé úgy irányítjuk, hogy a termelt klórt szállítógázként használjuk fel és segítségével a fürdőt felfelé szállíttatjuk, az elektródok közti térből kihordott olvadt fémet pedig a klór segítségével szállított 30 fürdővel ellenáramban kiülepedni engedjük. Az eljárás gyakorlati kivitelzésénél a fürdőbe részletekben vagy folytonosan további mennyiségű fémklorid táplálható és a fürdő az elektródok közti tereken keresztül folytonosan visszatáplál- 35 ható. A találmány szerinti eljárás előnye, hogy kiküszöböli a fémnek a katód felületén réteg vagy cseppek formájában való felgyülemlését és így 19 mm -előnyösen 12,7 mm-nél kisebb- anód-ka- 40 tód" távolság megvalósítását teszi lehetővé, ami csökkenti a cella ellenállását. Ez kisebb hőmennyiség fejlődésével, jobb feszültség-hatásfokkal és ehhez kapcsolódó gazdasági előnyökkel jár együtt különösen nagyméretű, sok elektródot tartalmazó 45 cellák esetében. Az a körülmény, hogy a katód-felületen a fém nem gyűlik fel, egyben azt is jelenti, hogy ezeken a felületeken nincs olyan fémréteg, melyet a mágneses flux deformálhatna és így azok a nehézségek sem léphetnek fel, melyek az anód- 50 -katód távolság változásából olyan esetékben adódnak, amikor a katódon változó vastagásgú fémrétegek gyűlhetnek fel. A folytonosan termelt klór j szállítóhatásának kifejtése közben az elektródok közti tereken halad át és így szintén csökkenti a 55 cella ellenállását. Ez az ellenállás megnőne abban az esetben, ha az anódfelületen jelentős mennyiségű klór gyűlhetne fel. A kis anód-katód távolság használata meglepő módon az áram- valamint a feszültséghatásfok javulásához vezet, noha a szűk 60 elektródok közti térben a klór és az alumínium igen közel vannak egymáshoz. Ugy látszik, hogy a klór a szennyezésekből képződő alumíniumoxidot j eltávolítja és az alumínium részecskék egyesülését segíti elő anélkül, hogy a fém újra-klórozását 65 okozná. Meglepetésszerűen azt tapasztaltuk továbbá, hogy a kis — pl. 19 mm — anód-katód távolság ellenére a fürdő redukált alkálifémének a szénkatód felületét egyébként károsító hatása minimális. A találmány további előnye, hogy kis hőmennyiség képződik és alacsony az üzemi hőfok. A találmány szerinti- eljárás során tehát valamely nagyobb bomlási potenciálú halogéncső-olvadékban oldott könnyűfémkloridból álló fürdőt legalább egy elektródák közti térben elektrolizálunk, mimellett az anódfelületen egy túlnyomórészt klórból álló anódterméket, a katódfelületen pedig könnyűfémet állítunk elő. A fürdő általában alkálifém-halogenidet tartalmaz. Ez az alkálifém-halogenid származhat adott esetben redukció útján végzett alkálifém-termelésből is. A fent említett előnyök mellett a tényleges anód-katód távolság kisebb kell legyen mint 19 mm és előnyösen kisebb mint 12,7 mm. Ez a távolság az említett előnyök biztosítása érdekében lényegbevágó. Ilyen anód-katód távolság betartása mellett az anód-termék (egy bizonyos mennyiségű klórt is tartalmaz) az elektródák közti keskeny, hosszú résen keresztül áramló fürdőben oldódik és diszpergálódik és érintkezik a tényleges katód-felülettel. Az eljárás magában foglalja egy, valamennyi elektródák közötti téren átáramló fürdőáramlás létrehozását és fenntartását. Ez az áramlás minden ilyen térbe friss fürdőt juttat és kihordja onnan a kimerült fürdőt, a képződött klórt és fémet. Az alumínium-termelő elektrolizáló fürdő előnyösen 1,5—10súly% közötti mennyiségű alumíniumkloridot tartalmaz az alkálifémkloridok mellett, A magnézium-termelő elektrolizáló fürdő előnyösen 1,5—20súly% közötti mennyiségű magnéziumkloridot tartalmaz. A kimerült fürdőbe szakaszosan vagy folytonosan további mennyiségű könnyűfémklorid táplálható és az így felerősített fürdő az elektródok közötti terekbe folytonosan visszavezethető. A fürdő hőfokát célszerűen az előállított könnyűfém dermedéspontja feletti hőmérsékleten, előnyösen annak olvadáspontja feletti hőmérsékleten tartjuk. Függetlenül attól, hogy a könnyűfém a katód-felületen réteg vagy cseppek alakjában felgyűlik-e vagy sem, a találmány előnyei közé tartozik az a körülmény, hogy 19 mm-nél, célszerűen 12,7 mm-nél kisebb anód-katód távolság megvalósítása esetén nemcsak cella-ellenállás csökken, de meglepő módon a könnyűfém gazdasági szempontból hátrányos újra-klórozódása sem következik be. Ez azt jelenti, hogy az áram-hatásfok nem várt mértékben megnő. Azt is jelenti továbbá, hogy a hőfejlődés kisebb és a feszültség-hatásfok javul, - ami különösen nagyméretű, sok cellát tartalmazó elektrolizáló celláknál - szintén gazdasági előnyökkel jár. A fém felgyűlése a katód-felületen megengedhető. Ilyen esetben a tényleges anód-katód távolság tulajdonképpen az anód és a könnyűfém-réteg közötti távolság. Az anód-termék, mely túlnyomórészt klór, elárasztja a fürdőt, felfelé emelkedik és folytonos áramban áthalad az elektródák közti tereken. A fürdőt elárasztó anód-termék azonban folytonosan érintkezik a tényleges 2